Konzept für eine web-basierte Spielumgebung zum CO2-Zertifikatehandel Rosemarie Morana, Jochen Wittmann Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Fachbereich 2, Umweltinformatik

Motivation Studiengang Umweltinformatik an der HTW Berlin CO2-Zertifikatehandel als Beispiel für marktgesteuerte Regulierung Inhaltliche Ziele Rechnergestütztes Rollenspiel Systemdynamik nachvollziehen Entscheidungsfindung veranschaulichen Zielgruppe Für Studierende Für beliebige Mitspieler im Web (Schulklassen, …) © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Zielstellung/Spielszenario Der Spieler versetzt sich in die Rolle eines Entscheidungsträgers eines Betriebes, der CO2-Zertifikate benötigt. Im betrieblichen Umfeld stellen sich alternative Entscheidungen. (z.B. Zertifikate kaufen/verkaufen, Investition in umweltfreundliche Technologien, …) Das Betriebsmodell liefert die zur Entscheidung notwendigen Basisdaten. Nach der Entscheidung werden deren Konsequenzen im Modell simuliert und dargestellt. Dazu sind neben dem „eigenen“ Betriebsmodell noch die übrigen Akteure sowie der Zertifikate-Markt abzubilden. © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Zielstellung Spielszenario EM_4 EM_3 EM_2 EM_n MM EM_1 EM_i enterprise models MM market model © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Zielstellung Modellaufbau EM_4 EM_3 EM_2 EM_n MM Modell-Komponenten Baukasten EM_i EM_i EM_1 EM_i EM_i EM_i EM_i MM_k MM_k MM_k © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Was wird benötigt ? Modellaufbau: modularer Modellaufbau aus geg. Modellklassen Rollenkonzept für die Spielteilnehmer verteilte Systemarchitektur Simulationsalgorithmus Basisalgorithmus für EnterpriseModels Basisalgorithmus für MarketModels Laufzeitsystem zur Koordinierung von EMs und MM Webportal mit Funktionalitäten Benutzerverwaltung Modellaufbau Simulieren Ergebnisdarstellung © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Modellaufbau: Ablauf Jeder Mitspieler wählt sich ein EnterpriseModel aus dem Baukasten. 2. Jeder Mitspieler parametrisiert den Anfangszustand seines EnterpriseModels. 3. Ein Spielleiter wählt ein Marktmodell aus und parametrisiert es. 4. Die EMs werden mit dem MM verbunden. 5. Das Modell wird gestartet. EMs und MM werden an Entscheidungspunkten unter- brochen und fordern Eingaben vom jeweiligen Spieler. 6. Am Spielende (z.B. durch Endezeit) werden die Ergebnisse ausgewertet und dargestellt. © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Modellaufbau: Details I Im Modellbaukasten werden Modell-Klassen angeboten, die ggfs. noch zu individualisieren sind, um ein EM oder ein MM zu erhalten.  „Templates“ für EMs und MMs Zur Verfügung stellen Teilnehmende EMs und MM müssen zueinander passen.  Regeln zum korrekten Modellaufbau !!! (sollten im Baukasten hinterlegt sein) Es muss eine Zuordnung zwischen den Spielern und der Menge der EMs und des MM geben. Der Spielablauf muss synchronisiert werden.  Zentreales Laufzeitsystem (RTS), an das sich alle Komponenten andocken. © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Modellaufbau: Details II (verteilte Simulation) Die Spieler bzw. Teilmodelle sollen beliebig im Rechnernetz verteilbar sein.  Systemarchitektur notwendig node_4 node_3 node_2 node_1 EM_4 MM EM_1 EM_2 EM_3 EM_5 RTS © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Umfang Modellkomponentenbaukasten Modell-Klassen-Bibliothek: - Unternehmensmodelle unterschiedlicher Branchen in unterschiedlichem Detaillierungsgrad Beispiel: Kraftwerk, Automobilfabrik, Stahlwerk, … - Verschiedene Marktmodelle als Umsetzung unterschiedlicher Theorien Beispiel: Angebot/Nachfrage, polit.Einflussnahme, … Modell-Beispiele: - Parametrisierte Beispielbetriebe Beispiel: KohleKraftwerk 600MW Fitting-Rules , die bestimmen, wie die EMs und die MMs zusammenpassen © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Basisalgorithmus für EnterpriseModels 0. Anfangszustand setzen 1. Jahresbilanz erstellen - Gewinn/Verlust - benötigte/überschüssige Zertifikate 2. Endekriterium erreicht? Ja? -> STOP Nein? -> gehe nach 3. 3. Entscheidungsphase - Kauf/Verkauf Zertifikate - betriebliche Entscheidungen 4. Zeitfortschritt Simulation des Betriebes (z.B. über 1 Jahr) 5. Gehe zu 1. © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Basisalgorithmus für MarketModels 0. Anfangszustand setzen 1. Endekriterium erreicht? Ja? -> STOP Nein? -> gehe nach 2. 2. Zeit weiterschalten 2. Nachfrage von den EMs einholen 3. Marktpreis berechnen 4. Kondititionen an die EMs senden 5. Käufe abwickeln Problem/Frage: Brauchen wir echten Zeitforschritt oder wird Fortschreiten durch die Nachfrage ausgelöst? 6. Gehe zu 1. © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Entwurfsentscheidung Systemarchitektur Webbasierte Client-Server- Architektur Client Client EM_4 EM_3 Client Client EM_2 EM_n Admin_Client - init - play - data Client MM Client EM_1 SERVER © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Zusammenfassung - Konzept steht - Prototyp als stand-alone funktioniert - Antrag ist in Arbeit Zu tun: - Rollenkonzept für die Modellkomponentendatenbank - Rechtekonzept für die einzelnen Nutzer  Qualitätssicherung © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Fragen … Bemerkungen … Kritik … Lob … etc … ... THE END © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Aufwandsabschätzung I Arbeitsbereich Teilaufgaben PM Einarbeitung 1 Konzept und Modellierung (Level, Skalen, …) 1 EM1, EM2, MM1, MM2 als stand-alone-Modelle 4 GUI für die Modelle 2 Schablonen und fitting-rules 3 Modelle integrieren 3 1. Modellentwicklung 2. Web-Entwicklung Einarbeitung 1 Konzept Plattform und Architektur 1 Konzept Rollen und Rechte 1 Konzept GUI 1 Integration Modelle stand-alone 2 Integration Modelle verteilte Simulation 3 Umsetzung Rollen und Rechte 1 Implementierung GUI 2 3. Spielbeispiele 4. Distribution, Vermarktung, Nachhaltigkeit © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

Aufwandsabschätzung II Arbeitsbereich Teilaufgaben PM 3. Spielbeispiele Konzept 1 Parametrisierung 1 Doku 1 4. Distribution, Vermarktung, Nachhaltigkeit Workshop zum Thema 1 Arbeitsmaterialien 1 … © Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik